摘要母线是发电厂和变电所电能输送设备的重要组成部分, 主要用于联结大容量发电机的主出线和主变的低压侧，传递几千安培的大电流如果母线发生故障,将造成发电厂和变电所停电,从而对电力系统的安全运行带来严重危害,因此,对母线可靠性的设计提出了很高的要求本文主要介绍了母线的结构特征及分类，母线的温度场分析，并在此基础上选择了母线的冷却方式及防冷凝方案我国在高垂直段母线方面的技术还比较落后，但对很多情况下需要设计研究高垂直布置母线本文对秦山核电站的母线作了75米垂直布置分析研究主要利用传热学原理对其温度场进行了分析，并用VC++语言对其进行了编程计算，得出了垂直布置母线的温度分布规律依据该规律工程技术人员可以设计出经济可靠的母线系统，保证母线在允许的温度范围内工作关键词：离相封闭母线；垂直安装；温度场分析全套CAD图纸等，联系153893706AbstractBus bar is the importance part of power station and electric changing station,used for primarily the lord of the big capacity generator out export and the low-pressure side of electric transformer, delivering several thousand electric current. The power will be cut off if the occurrence breaks down, that brings the serious bane to the safe movementing of the electric power system. Therefore, it is very high request to the dependablly designing of bus bar.The construction and classifications of bus was described in the text. Analysising and investigating the temperature of bus bars is the main part of the text. How to choose cool way to enclose bus and defending congealed also was introduced. Our country’s study on vertical enclosed bus bars is laggard, but it is large needing of high vertical enclosed bus bars. The height of the Qinshan nuclear station’s vertical enclosed bus bars is one seventy-five meters. The text analysis and investigate the temperature of vertical bus bars, and calculation the value by VC++. The analysis of temperature is help for engineers and workers. According to the regulation，engineers can design a more economy and dependable bus system, also, the workers at spot can check the system in the allow scope temperature.Key words: enclosed bus of separated phase; vertical installation; analysis and investigate the temperature of bus bars目录前言 11 母线及其分类 31.1 母线结构的演变和大电流母线的技术特点 31.1.1 母线的结构 31.1.2 大电流母线的技术特点 41.2 母线的类型和应用 41.2.1 敞露母线 41.2.2 离相封闭母线 52 母线的传热原理 72.1 对流换热概说 82.1.1 自然对流和强制对流 82.1.2 层流与紊流 82.2 自然对流换热 92.2.1 自然对流换热的机理 92.2.2 大空间自然对流换热 92.3 热辐射及辐射换热 102.3.1 热辐射的基本概念 102.4 太阳辐射 113 封闭母线冷却方式的选择和防结露措施 123.1 冷却方式的选择 133.2 封闭母线防结露方案的确定 153.2.1 采取防结露措施的必要性 153.2.2 封闭母线的几种防结露措施及特点 163.2.3 空调冷气微正压系统的结构及工作原理 173.2.4 结论 184封闭母线的热平衡计算 194.1 母线导体损耗计算 194.2 外壳损耗计算 204.3 散热计算 214.4 解热平衡方程 255 温度场分析 275.1研究目的 275.2利用网格法对封闭母线的温度场进行分析 275.3外壳散热的分析 285.4导体温度的计算 335.5 程序及其计算结果 345.6 结果及分析 376 技术经济分析 397 结论 41致谢 42参考文献 43附录A 英文译文 44附录B 英文翻译原文 50附录C 温度场分析源程序 580 前言随着生产和科学技术的发展，电能已成为工业、农业、国防、交通及国民经济各个部门不可缺少的动力，成为改善和提高人们物质文化的重要因素，一个国家电力工业的发展水平，往往是反映国民经济发达程度的重要标志。
母线是发电厂和变电所电能输送设备的重要组成部分，其性能关系到发电厂和变电所及整个电力系统的安全运行， 母线发生故障,将造成发电厂和变电所停电,从而对电力系统的安全运行带来严重危害,因此,对母线设计的可靠性提出了很高的要求.将带电的母线用外壳加以封闭保护，即为封闭母线封闭母线主要用于联结大容量发电机的主出线和主变的低压侧它的导体和外壳均由铝板卷制后焊接而成，导体和外壳之间由支柱绝缘子支持，与设备（发电机，变压器等）联结处，导体端部焊有带接线端子的金具，将导体端部封死封闭母线通常分段制造，根据现场布置情况，长度从3米到6米不等，以便运输和安装现场组装时，段与段之间由半圆弧形铝抱瓦焊接起来导体和外壳均使用非导磁铝材，由于运行时外壳上感应出与导体电流大小近似相等而方向相反的电流，壳外漏磁场很弱，所以，可极大地减小涡流损耗和短路时的电动力，且安全可靠因此，大容量发电机组的单元接线都采用封闭母线联结封闭母线一般有水平安装、倾斜安装、垂直安装等形式. 通常母线采用水平安装的形式，此时,各零部件的受力情况良好,尤其是绝缘子,因处于垂直受压位置,故易满足强度要求但随着机组容量的不断增大，并受地质条件和布置空间等因素的限制,封闭母线有时只能采用倾斜和垂直安装相组合的方式.为此需对垂直安装结构的合理布置进行分析.常规的安装方法是将水平安装的结构转90度。
垂直安装设计简单,但零部件受力情况不好,尤其是绝缘子因处于水平位置,自身要受到导体重量引起的弯矩,其联接螺栓则受横向载荷及翻转力矩的共同作用,故强度差.因此,除对导体、外壳及焊缝进行强度计算外,需对联接螺栓、绝缘子、绝缘子座及联接板详细地进行受力分析和强度计算除此之外，母线在实际运行中由于存在着电阻损耗而发热,这一热量如不能及时散失,将使母线温度升高, 导致导体的载流能力下降，发电机的输出功率下降，甚至把接头烧坏，并且绝缘子的绝缘性能也会降低，从而影响母线的工作性能为了保证垂直布置的封闭母线工作的安全性和可靠性,需对其发热问题进行热分析目前，我国自行研制的最高垂直段离相封闭母线为27.1米，而国外发达国家的垂直段离相封闭母线已达300米以上，技术水平差距很大，现在世界上各个国家都在充分利用水力资源，大力发展低污染的水电建设，机组容量是越来越大，垂直布置的母线是越来越高，所以发展大容量高垂直段离相封闭母线已是大势所趋根据国家“十五”电力发展规划要大力发展水电，实现西电东送，而水电建设环境比较复杂，在我国电源结构中，水电比重达到25%，重点开发黄河上游，长江中上游及其它支流，红水河，澜长江中下游和乌江等流域，需垂直布置的离相封闭母线比较多，垂直布置的离相封闭母线与水平布置的封闭母线具有不同的特点，而我国在高垂直段母线方面的技术还比较落后。
目前已有很多研究人员对导体、外壳、焊缝、联接螺栓、绝缘子、绝缘子座及联接板详细地进行受力分析和强度计算，但对高垂直段封闭母线内的发热规律的研究很少，此项目完成后能够使工作人员了解掌握垂直段封闭母线内的温度分布，进而保证垂直布置的封闭母线在允许的温度范围内工作，为以后大功率、大容量机组、需要高垂直段封闭母线的水电站建设奠定理论基础高垂直段离相封闭母线项目符合国家“西电东送”战略目标的要求通过学习传热学了解掌握导热的基本知识，进而利用导热原理来分析垂直段封闭母线内的发热规律本文对高垂直段封闭母线发热规律作了研究，使封闭母线设计和现场运行人员了解并掌握垂直段封闭母线结构及其内部温度分布规律，进而保证垂直布置的封闭母线在允许的温度范围内工作1 母线及其分类1.1 母线结构的演变和大电流母线的技术特点1.1.1 母线的结构发电厂和变电所广泛地使用母线（或称汇流排）连接各种电机和电器，以传输电流和功率，并通过配电装置分配电能母线一般是用电导率高的铝、铜型材质成（又称硬母线），用耐高电压的绝缘子（一般是陶瓷）支持由于铝的成本低，现在除要求高机械强度等特殊情况下才用铜导体外，普遍使用铝导体母线大部分装设户内，但也有一部分在户外。
它是电站内部的电力线路，应满足安全和经济运行的要求母线的工作状况与它所承载的电流和电压有关母线电流对母线工作状态的影响涉及电磁学、热学、和力学三种无力现象，其中最主要的是：①导体中的电流分布和功率损耗；②导体的散热和温升；③短路时导体和绝缘子承受的电动力和机械应力合理的设计应使温度和应力不超过允许值，同时总投资费和总运行费之和最小电流较小的母线具有扁平的矩形截面，即所谓矩形母线和平板母线，用支柱式绝缘子支持，材料起初是高纯度的铜，在铝工业发展后逐渐被高纯度的电解铝代替矩形截面的优点是散热面比圆形的大，并且它的平面便于螺栓连接我们国家最大的单片矩形母线承载的工作电流可达2KA左右当工作电流较大时可采用2~4片组成的多片矩形母线，片间留有宽度等于片厚的通风间隙但4片矩形母线的载流能力一般不过四千多安矩形母线常被用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MVA及以下的降压变压器10.5KV侧的引出线及其配电装置在各级电压的电站中，以发电机电压（在我国常用的有10.5、13.8、15.75、18、20KV等）的母线电流最大随着发电机额定功率的增大，其额定电压增高不多，而额定电流越来越大目前我国电力系统中主力发电机的容量多数为100~350MW，其工作电流约为5~13KA。
600MW发电机，其额定电压约为20KV，工作电流约达23kA国外大型发电机容量达1000MW以上，工作电流达36kA以上这样大容量的发电机，一般都是经过引出母线与升压变压器（。